Corynebacterium glutamicum egenskaber, morfologi, kultur

967
Sherman Hoover

Corynebacterium glutamicum Det er en bakterie i form af en stang, Gram-positiv, fakultativ anaerob og til stede i jorden. Det er hverken sporedannende eller patogent. Sammen med resten af ​​Corynebacteriaceae og bakterierne i Mycobacteriaceae og Nocardiaceae familierne er det en del af gruppen kendt som CMN-gruppen. Denne gruppe inkluderer mange bakterier af medicinsk og veterinær betydning..

Bakterierne C. glutamicum Det er meget brugt i industrien til produktion af aminosyrer. Anvendelsen af ​​denne bakterie til industriel produktion går mere end 40 år tilbage. 

Corynebacterium glutamicum. Foto af AJC1 Flickr. Taget og redigeret fra https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

Mængden af ​​aminosyrer produceret af disse bakterier, inklusive mononatriumglutamat og L-lysin, overstiger i øjeblikket 100 tons om året.

Artikelindeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 Taxonomi
  • 3 Morfologi
  • 4 Dyrkning
  • 5 Patogenese
  • 6 Anvendelser inden for bioteknologi
    • 6.1 Produktion af aminosyrer
    • 6.2 Andre produkter og anvendelser
  • 7 Referencer

Generelle egenskaber

-Corynebacterium glutamicum er en ikke-patogen Gram-positiv bakterie.

-Producerer ikke sporer.

-Indeholder katalase.

-Det nedbryder kulhydrater gennem dets fermenterende stofskifte.

-Det er i stand til at syntetisere aminosyrer, såsom serin, glutamat og lysin.

Taxonomi

Arten C. glutamicum blev først opdaget i Japan og beskrevet af Kinoshita et al. i 1958 under navnet Micrococcus glutamicus. Senere (1967) flyttede Abe et al. Det til genren Corynebacterium.

Bakterier af slægten Corynebacterium de er taksonomisk placeret i underordenen Corynebacterineae. Denne underordning tilhører igen rækkefølgen Actinomycetales, klasse Actinobacteria.

Underordenen Corynebacterineae inkluderer familierne Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae og Nocardiaceae kaldet CMN-gruppen. Corynebacterium tilhører den første af disse familier.

Morfologi

Bakterierne er stangformede med hævede ender i form af en hammer eller klub. Det har et kromosom og et cirkulært plasmid. Dets genom består af 3.314.179 nukleotider.

Cellevæggen består blandt andet af et lag af peptidoglycan, kortkædede mykoliske syrer, meso-diaminopimelinsyrer og arabino-galactan-polymerer.

Kultur

Corynebacterium glutamicum bruger en bred vifte af substrater, herunder sukker, organiske syrer og alkoholer, til dets vækst og produktion af aminosyrer.

Disse bakterier nedbryder kulhydrater gennem gæringsprocessen. Produktion af aminosyrer er påvirket af den givne kulstofkilde og af visse tilskudsbetingelser såsom biotinbegrænsning.

For at opnå inokulaen er der anvendt kulturmedier af tryptonkomplekser (YT), gærekstrakt og modificeret minimalt medium af CGXII..

Til dyrkning anbefales temperaturer på 30 ° C og en pH på 7,4 - 7,5. Kulkilderne såvel som de stoffer, der skal bruges til at berige afgrøden, afhænger af de resultater, der skal opnås..

For eksempel har glucose, ammoniumsulfat, magnesiumsulfat og dikaliumphosphat vist sig at have en signifikant indflydelse på succinatproduktionen..

For at opnå en høj koncentration af L-lysin skal dyrkningsmediet have glucose, ammoniumsulfat, calciumcarbonat, bactocasaminosyre, thiaminhydrochlorid, D-biotin, kaliumdihydrogenphosphat, magnesiumsulfatheptahydrat, jernsulfat-heptahydrat og manganchloridtetrahydrat.

Corynebacterium glutamicum, Foto af Carlos Barreiro. Taget og redigeret fra http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Patogeni

Selvom de fleste bakterier, der tilhører familien Corynebacteriaceae, er patogene, er nogle af dem, herunder C. glutamicum, de er harmløse. Sidstnævnte, kendt som ikke-difteri corynebakterier (CND), er kommensaler eller saprofytter, der kan være til stede hos mennesker, dyr og jorden..

Nogle CND, såsom C. glutamicum Y C. feeiciens, anvendes til produktion af essentielle aminosyrer og vitaminer.

Anvendelser inden for bioteknologi

Genomet til C. glutamicum den er relativt stabil, vokser hurtigt og udskiller ikke ekstracellulær protease. Derudover er det ikke-patogent, danner ikke sporer og har relativt lave vækstkrav..

Disse egenskaber og det faktum, at det producerer enzymer og andre nyttige forbindelser, har gjort det muligt for denne bakterie at blive kaldt en "arbejdshest" inden for bioteknologi..

Produktion af aminosyrer

Det første produkt, der blev fundet, var kendt for at være biosyntetiseret af C. glutamicum det var glutamat. Glutamat er en ikke-essentiel aminosyre til stede i ca. 90% af synapserne i hjernen.

Det er involveret i transmission af information mellem neuronerne i centralnervesystemet og i dannelsen og genopretningen af ​​hukommelsen.

Lysin, en essentiel aminosyre for mennesker, og som er en del af proteinerne syntetiseret af levende væsener, produceres også af C. glutamicum.

Andre aminosyrer opnået fra denne bakterie inkluderer threonin, isoleucin og serin. Threonin bruges hovedsageligt til at forhindre udseende af herpes.

Serin hjælper med produktionen af ​​antistoffer og immunglobulin. Isoleucin er på sin side involveret i proteinsyntese og energiproduktion under fysisk træning..

Andre produkter og applikationer

Pantothenat

Det er den mest aktive form for vitamin B5 (pantothensyre), da calciumpantothenat bruges som et supplement i diæter. Vitamin B5 er essentielt i syntesen af ​​kulhydrater, lipider og proteiner.

Organiske syrer

Blandt andre, C. glutamicum producerer lactat og succinat. Laktat har flere anvendelser, såsom blødgøringsmiddel, surhedsregulator for fødevarer, lædergarvning, purgativ, blandt andre..  

Succinat anvendes på sin side til produktion af lak, farvestoffer, parfume, tilsætningsstoffer til fødevarer, medicin og til fremstilling af biologisk nedbrydeligt plast..

Alkoholer

Fordi det fermenterer sukker, er det i stand til at producere alkoholer, såsom ethanol og isobutanol. Af denne grund er der forsøg med syntese af ethanol i kulturer af  C. glutamicum fra affald fra sukkerrør. Målet med disse tests er at opnå den industrielle produktion af biobrændstoffer.

Xylitol, en polyol eller sukkeralkohol, bruges som sødemiddel til diabetikere, da det ikke hæver blodsukkeret.

Bioremediering

C. glutamicum den indeholder to operoner i sit genom, kaldet ars1 og ars2, som er resistente over for arsen. Der er igangværende undersøgelser for til sidst at bruge denne bakterie til at absorbere arsen fra miljøet..

Biologisk nedbrydeligt plast

Ud over succinat, en organisk syre, der produceres naturligt af bakterier, og som er nyttig til fremstilling af biologisk nedbrydeligt plast, er der en anden mulig forbindelse, der kan bruges til disse formål..

Denne forbindelse er en polyester kaldet poly (3-hydroxybutyrat) (P (3HB)). P (3HB) produceres ikke naturligt af  C. glutamicum. Genteknikere har imidlertid gennemført undersøgelser for ved genetisk manipulation at skabe en biosyntetisk vej, der gør det muligt at producere bakterierne..

Referencer

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomiske undersøgelser af glutaminsyreproducerende bakterier. Journal of General and Applied Microbiology.
  2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobakteriet Corynebacterium glutamicum, en industriel arbejdshest. Tidsskrift for mikrobiologi og bioteknologi.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dechiffrere tilpasning af Corynebacterium glutamicum i overgang fra aerobiose via mikroaerobiose til anaerobiose. Gener.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Biobaseret produktion af organiske syrer med Corynebacterium glutamicum. Bioteknologi.
  5. M. Wachi (2013). Aminosyrer eksportører i Corynebacterium glutamicum. I: H. Yukawa, M. Inui (red.) Corynebacterium glutamicum biologi og bioteknologi.
  6. Corynebacterium glutamicum. På Wikipedia. Hentet den 25. september 2018 fra en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. På Microbe Wiki. Hentet den 25. september 2018 fra microbewiki.kenyon.edu.

Endnu ingen kommentarer